智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究

蔡曉波

摘要：現(xiàn)代社會越來越進(jìn)步，人們的工作和生活越來越離不開電力的支持。所以對電力的發(fā)展和保護(hù)問題尤為突出。智能變電站的出現(xiàn)對我國電力事業(yè)的發(fā)展和社會文明做出了很大貢獻(xiàn)，保障了人們生活用電的安全和穩(wěn)定。其中的繼電保護(hù)裝置更是整個電力系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵部分。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電保護(hù)裝置及時作出反應(yīng)，對電力系統(tǒng)作出跳閘等保護(hù)行為。通過及時作出反應(yīng)，能夠有效降低損失。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);系統(tǒng)可靠性

由于電力系統(tǒng)建設(shè)的不斷完善，供電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和電壓等級不斷提高，所以對電力系統(tǒng)的安全性、可靠性提出了更高要求。電力行業(yè)為人們提供高質(zhì)量、安全和經(jīng)濟(jì)的電能是當(dāng)前首要解決的問題，智能電網(wǎng)建設(shè)是國家提出的戰(zhàn)略布局，智能變電站是把通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的產(chǎn)物，二次系統(tǒng)在信息傳輸模式上產(chǎn)生了很大的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了對變電站運行信息進(jìn)行采集、測量、保護(hù)及控制等功能，可以與電網(wǎng)自動化進(jìn)行結(jié)合，為實現(xiàn)在線分析決策和智能調(diào)整提供依據(jù)。

1智能化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成

1.1電子式互感器

傳統(tǒng)變電站互感器裝置采用電磁結(jié)構(gòu)方式，隨著光電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，數(shù)字化電氣測量裝置不斷應(yīng)用到變電站。電子互感器替代了電磁互感器，該互感器會根據(jù)是否應(yīng)用傳感頭來決定電源，可分為有源和無源兩個種類，可以克服傳統(tǒng)互感器在使用過程中存在的問題，沒有磁飽和現(xiàn)象，從而提高對故障測量的準(zhǔn)確程度，使保護(hù)裝置可以準(zhǔn)確地動作，可以保護(hù)電力系統(tǒng)的安全運行。光纜取代了原來的電纜，絕緣方式比較簡單。此外，電子互感器占用的體積較小，重量較輕，可以輸出數(shù)字信號，使電站的二次系統(tǒng)實現(xiàn)集中控制，為實現(xiàn)變電站的智能化創(chuàng)造條件，滿足了電氣計量和智能化發(fā)展的要求。不需要采用油質(zhì)進(jìn)行絕緣，提高了使用的安全性，避免出現(xiàn)火災(zāi)和爆炸事故。

1.2合并單元

合并單元的主要作用是把電子互感器傳輸過來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行組合，采用一致的時間標(biāo)簽和指定的數(shù)據(jù)傳輸格式把采集到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到保護(hù)控制裝置，是過程層級數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾骷：喜卧c電子互感器可以實現(xiàn)很好的配合，是過程層關(guān)鍵的電氣元件，也是智能變電站重要的環(huán)節(jié)，并防止互感器和繼電保護(hù)裝置相互間產(chǎn)生復(fù)雜的接線，進(jìn)一步減少了建設(shè)成本，可以實現(xiàn)二次設(shè)備的數(shù)據(jù)共享。

1.3交換機

智能變電站應(yīng)用交換機建立網(wǎng)絡(luò)平臺來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交換，取代了傳統(tǒng)變電站利用電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?。交換機是通信網(wǎng)絡(luò)中重要的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)是數(shù)據(jù)鏈路層級的信息技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息幀的轉(zhuǎn)發(fā)。傳輸數(shù)據(jù)信息時，交換機可以形成可靠的數(shù)據(jù)渠道，控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流量，從而保證數(shù)據(jù)幀可以實現(xiàn)快速交互，并通過交換地址表使信息在局域網(wǎng)中實現(xiàn)傳輸。生成樹協(xié)議的應(yīng)用，有效解決了交換機不形成環(huán)路的問題，防止出現(xiàn)廣播風(fēng)暴，使交換機相互間產(chǎn)生冗余鏈路，有效提升了智能電站穩(wěn)定性和安全性。

1.4智能終端

電子式互感器技術(shù)的成熟和應(yīng)用，再結(jié)合計算機控制技術(shù)，可以實現(xiàn)對變電站斷路器運行溫度、機構(gòu)動作情況等的監(jiān)測;通過對運行數(shù)據(jù)的采集和處理，可以準(zhǔn)確地識別出斷路的運行狀態(tài);科學(xué)安排檢修時間，可以做到設(shè)備的狀態(tài)檢修，取代了原有的定期檢查和預(yù)防性試驗。智能終端是變電站一次設(shè)備的智能控制組件，可以接收和處理繼電保護(hù)裝置傳輸?shù)奶祥l控制命令，采用斷路器裝置進(jìn)行開斷。斷路器裝置上的運行信息可以輸送到監(jiān)測裝置或站控層，工程技術(shù)人員采用遠(yuǎn)程方式了解斷路器的實時狀態(tài)。

2智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

實現(xiàn)對繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析是對繼電保護(hù)最基本的要求，要求繼電保護(hù)不發(fā)生誤動、不拒動。建立分析模型作為當(dāng)前對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析的必要環(huán)節(jié)，主要包括模擬法、解析法兩種。所謂繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析，更加側(cè)重對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行關(guān)鍵指標(biāo)的分析，通過加強對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的智能元件、整體系統(tǒng)進(jìn)行分析，進(jìn)而提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。要分析繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，既要對整個電力系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行有效評估，又要加強各元件本身的可靠性監(jiān)控。其中電力系統(tǒng)的可靠性分析包含對可修復(fù)系統(tǒng)以及不可修復(fù)系統(tǒng)的綜合分析，對電力系統(tǒng)的可靠性分析更多的是采用控制的方式進(jìn)行，以更好地在控制需求的前提下進(jìn)行必要的繼電轉(zhuǎn)化。當(dāng)前通過控制對智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析的主要包括直采直跳、網(wǎng)采直跳、直采網(wǎng)跳三中形式，實現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的安全提升。由于智能變電站的智能電子元件數(shù)量較多，因而在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，對電子元件的可靠性分析也顯得尤為重要。伴隨電子式互感器、智能終端等智能電子設(shè)備的使用和引進(jìn)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的過程層設(shè)備更加復(fù)雜，對繼電保護(hù)的可靠性產(chǎn)生的影響也越來越大。通過加強對電子式互感器、合并單元、交換機、智能終端以及同步時鐘源等電子元件的日常監(jiān)測和維護(hù)，進(jìn)一步提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

3智能電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性策略

智能變電站母線保護(hù)是斷電保護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，母線裝置的可靠性會對智能變電站的正常運行帶來影響。為提高智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，需要使保護(hù)系統(tǒng)具備合理的冗余結(jié)構(gòu)。

3.1變壓器繼電保護(hù)配置

電力系統(tǒng)供電電壓是設(shè)定好的，如果運行電壓值出現(xiàn)波動，會使配電系統(tǒng)正常運行受到影響。智能變電站控制運行電壓時，需要采用主變壓器來完成。變壓器是變電站重要的電力設(shè)施，電壓的控制采用分布配置的辦法來實現(xiàn)，從而起到對變壓器的保護(hù)，可以采用差動斷電保護(hù)的措施。保護(hù)變壓器時，可以采用集中配置的辦法，保證繼電保護(hù)安裝可以獨立完成，實現(xiàn)對非電量的繼電保護(hù)功能。斷路器和電纜連接完成后，可以把繼電保護(hù)的性能充分發(fā)揮，變壓器的可靠性得以顯著提升。

3.2可視化技術(shù)的運用

為提高智能變電站繼電保護(hù)可靠性，需要對故障實現(xiàn)有效處理。雖然信息技術(shù)得到了巨大進(jìn)步，但是很多繼電保護(hù)裝置的運行故障監(jiān)測和處理還采用表格和數(shù)據(jù)方式。智能變電站引入可視化技術(shù)對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行監(jiān)控是十分必要的，可以實時對繼電保護(hù)裝置運行情況，實現(xiàn)故障預(yù)警和運行數(shù)據(jù)采集。智能變電站運行時可能由于數(shù)據(jù)信息傳輸問題而引發(fā)故障，所以需要對通信系統(tǒng)錯誤信息進(jìn)行全面、系統(tǒng)地排查，以保護(hù)繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置動作時，生成的中間節(jié)點文件和故障波形相符。繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生運行故障時，需要對中間節(jié)點文件形成的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行準(zhǔn)確采集，以全面分析故障，從而確定故障原因。為工程技術(shù)人員提供準(zhǔn)確的排查記錄信息，針對故障情況制定切實可行解決措施。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著近年來我國電網(wǎng)建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，在信息技術(shù)深入發(fā)展的今天，智能變電站已成為我國電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。為了進(jìn)一步保障我國智能變電站的安全正常運行，加強繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性成為當(dāng)前建設(shè)的重要內(nèi)容。通過對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析，從硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)中，采取有效措施增強該系統(tǒng)日常運行的穩(wěn)定性，進(jìn)而為我國電力事業(yè)的發(fā)展提供安全保障。

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